Osnovni rad
Sada unutar ovog IC -a imamo mnogo važnih građevnih blokova. Postoji pojačalo napona, zatim analogni multiplikator i razdjelnik, strujno pojačalo i PWM koji radi na fiksnoj frekvenciji.
Imamo i vozač vrata koji dobro funkcionira s Mosfetsom snage, zatim 7.5V referencu, nešto što se naziva linijskim zacrtačem, komparator koji omogućuje opterećenje, detektor s niskom opskrbom i komparator prekomjernog struje.
Dakle, ovaj IC djeluje koristeći nešto što se naziva prosječna kontrola struje. To znači da kontrolira struju na takav način da frekvenciju drži fiksnom, ali također osigurava da sustav ostane stabilan, a izobličenje ostaje nizak.
Ako to usporedimo s kontrolom vršne struje, tada prosječna vrsta izgleda bolje jer održava valni oblik ulazne struje pravilno sinusoidalni bez potrebe za nadoknadom nagiba i bez previše osjetljivih na šiljke buke.
Ovaj IC ima visoki referentni napon i snažan oscilatorski signal, tako da na njega ne utječe lako. Također zato što ima brz PWM krug, može raditi na prebacivanju frekvencija iznad 200 kHz što je prilično visoko.
Sada ga možemo koristiti u jednofaznom i trofaznom sustavu, a može podnijeti ulazne napone od 75V do 275V, a istovremeno raditi s frekvencijama izmjenične struje bilo gdje od 50Hz do 400Hz.
Još jedna lijepa značajka je da kad se IC pokrene, ne crpi puno snage, tako da se napajanje u napajanju ne preopterećuje.
Kada je u pitanju pakiranje, ovaj IC dolazi u 16-pinskoj plastičnoj i keramičkoj dip (dvostruki paket u paketu), a na raspolaganju su i opcije površinske montiranja. Dakle, u cjelini, prilično koristan IC za pravilno funkcioniranje korekcije faktora snage!
Detaljan opis
Ovaj UC3854 IC pomaže nam da napravimo korekciju faktora aktivne snage u sustavima gdje bismo u protivnom imali ne-sinusoidnu struju koja se izvlači iz sinusoidne dalekovode. Dakle, ovaj IC osigurava da sustav izvlači snagu s linije na najbolji mogući način, a istovremeno drži izobličenje struje linije što je moguće, u redu?
Da bismo to postigli, imamo prosječnu kontrolu načina struje unutar ovog IC-a, a ono što to čini jest, ona održava strujnu kontrolu fiksnu frekvenciju, ali istodobno, također osigurava dobru stabilnost i nisku distorziju.
Dobra stvar u kontroli prosječne struje je da omogućava da se faza pojačanja kreće između kontinuiranog načina i prekida načina bez izazivanja problema s performansama.
Ali da smo koristili vršnu struju, trebat će nam naknada nagiba i još uvijek ne bi mogla održati savršenu struju sinusoidne linije. Plus vrhunski način rada nastoji više reagirati na prolazne buke, ali prosječni način struje ne utječe puno, u redu?
Sada ovaj UC3854 IC ima sve u sebi da nam je potrebno da napravimo napajanje koje optimalno izvlači struju iz elektroenergetske linije, a istovremeno držimo izobličenje linije na minimum.
Dakle, ovdje imamo pojačalo napona, analogni multiplikator i razdjelnik, strujno pojačalo, a također i PWM fiksne frekvencije, sve unutar ovog jedinstvenog IC-a.
Ali pričekajte, ovaj IC također ima upravljački program koji je u potpunosti kompatibilan s mosfetima snage, referencom 7,5V, linijskim začetnikom, komparatorom za omogućavanje opterećenja, detektorom niske opskrbe i komparatorom prekomjernog struje.
Dakle, sve što nam je potrebno za korekciju faktora aktivne snage već je unutra, što čini ovaj IC super korisno za dizajniranje učinkovitih napajanja.
Ovaj UC3854 IC ima sve krugove unutar kojih trebamo kontrolirati korektor faktora snage, zar ne? Sada je ovaj IC uglavnom dizajniran za rad s prosječnom kontrolom načina rada, ali dobra stvar je što ga možemo koristiti i s različitim topologijama snage i metodama upravljanja ako želimo. Dakle, prilično je fleksibilan.
Dijagram bloka
Zaključavanje nedovoljnog napona i omogućiti komparatore
Ako pogledamo dijagram bloka, u gornjem lijevom kutu, vidimo dvije važne stvari-komparator za zaključavanje pod naponom i komparator Enable. Ovo dvoje moraju biti u 'istinskom' stanju za IC za početak rada, u redu?
Pojačalo naponske pogreške i funkcija soft-start
Zatim imamo pojačalo za pogrešku napona čiji invertirajući ulaz ide na Pin Vsense. Sada na dijagramu vidimo neke diode oko pojačala pogreške napona, ali ove su diode samo tu da nam pomognu razumjeti kako funkcioniraju unutarnji krugovi. Nisu stvarne diode iznutra.
Što je s ne-invertiranim unosom pojačala pogreške? Obično se povezuje na 7,5V DC referencu, ali koristi se i za soft-start.
Dakle, ono što se događa je, kada krug pokrene, ova postavka omogućuje da se petlja za upravljanje naponom započne s radom prije nego što izlazni napon dosegne krajnju razinu.
Na ovaj način ne dobivamo taj dosadni uključivanje koji imaju mnoge opskrbe napajanjem.
Zatim postoji još jedna idealna dioda u dijagramu između Vsensea i invertiranog unosa pojačala pogreške, ali samo je tu da očistite svaku zbrku - nema dodatnog pada diode u stvarnom krugu. Umjesto toga, unutar IC -a sve to radimo pomoću diferencijalnih pojačala. Također, imamo unutarnji izvor struje za punjenje vremenskog kondenzatora mekog pokretanja.
Multiplikator funkcionalnost
Sada razgovarajmo o multiplikatu. Izlaz pojačala naponske pogreške dostupan je na PIN VAOUT, a ovo je i jedan od ulaza u množitelj.
Drugi ulaz multiplikatora je IAC, koji dolazi od ulaznih ispravljača i pomaže programiranju oblika vala. Ovaj IAC pin se interno drži na 6V i djeluje kao trenutni ulaz.
Tada imamo VFF koji je ulaz Feedforward i unutar IC -a njegova vrijednost postaje kvadrat prije nego što odete na ulaz razdjelnika multiplikatora.
Druga stvar koja ulazi u multiplikator je iSet koji dolazi iz PIN -a, a pomaže u postavljanju maksimalne izlazne struje.
Što sada izlazi iz multiplikatora? IMO struja koja teče iz PIN Multiut-a i to se povezuje s neinverzantnim unosom trenutnog pojačala pogreške.
Modulacija kontrole struje i širine impulsa
Sada je invertirajući ulaz trenutnog pojačala spojen na PINSense, a njegov izlaz ide na PWM komparator, gdje se uspoređuje s oscilatorskim signalom rampe iz PIN CT.
Oscilator i komparator zatim kontroliraju set-resetiranje flip-flopa koji zauzvrat pokreće izlaz visoke struje na PIN GTDRV.
Sada da bismo zaštitili Mosfets snage, izlazni napon IC -a je interno stisnut na 15V, tako da ne završimo s prekomjernim prelaskom vrata MOSFET -a.
Vrhunska granica struje i priključci napajanja
Za sigurnost, postoji funkcija ograničenja vršne struje u hitnim slučajevima koja kontrolira PIN PKLMT. Ako se ovaj pin povuče malo ispod zemlje, a zatim se izlazni impuls odmah isključuje.
Konačno imamo referentni naponski izlaz na PIN VREF, a ulazni napon ide na PIN VCC.
Podaci o prijavi
U redu, tako se ovaj IC uglavnom koristi u napajanju AC-DC gdje nam je potrebna aktivna korekcija faktora snage (PFC) iz univerzalne izmjenične linije. To znači da ga možemo koristiti u sustavima u kojima se ulazni napon može uvelike razlikovati, ali još uvijek moramo biti sigurni da faktor snage ostaje visok, a harmonika ulazne struje ostaje niska, u redu?
Sada aplikacije koje koriste ovaj UC3854 IC obično slijede standarde Harmonika u Upozitu klase D, koji je dio EN61000-3-2.
Ovo je važan standard za napajanje koji imaju nazivnu snagu iznad 75 W, tako da ako dizajniramo nešto takvo, ovaj IC pomaže nam da ispunimo ta harmonična ograničenja izobličenja bez dodatnih gnjavaža.
Ako provjerimo izvedbu ovog IC -a u krugu korekcije faktora snage 250 W, tada možemo vidjeti da je pravilno testiran pomoću preciznog PFC i THD mjernog instrumenta.
Rezultati? Faktor snage bio je 0,999, što je gotovo savršeno, a ukupna harmonična izobličenja (THD) iznosila je samo 3,81%. Te su vrijednosti izmjerene do 50. harmonike linijske frekvencije, pri nazivnom ulaznom naponu i punom opterećenju. Dakle, ovo nam govori da nam ovaj IC zaista može pomoći da dobijemo čistu i učinkovitu pretvorbu snage.
Tipična primjena (PFC dijagram kruga)
Ako pogledamo gornju sliku, vidimo tipični aplikacijski krug u kojem se UC3854 IC koristi kao preregulator s velikim faktorom snage i velikom učinkovitošću.
Pa kako je ovo izgrađeno? U ovom krugu imamo dva glavna odjeljka:
- Upravljački krug koji je izgrađen oko UC3854.
- Odjeljak napajanja koji zapravo rješava pretvorbu snage.
Sada je Odjeljak napajanja ovdje Pojačani pretvarač i induktor unutar njega djeluje u kontinuiranom načinu provođenja (CCM).
Što to znači da će radni ciklus ovisiti o omjeru ulaznog napona i izlaznog napona, u redu? Ali dobra stvar je, jer induktor radi u kontinuiranom načinu, tako da ulazna struja pukne na frekvenciji prebacivanja ostaje niska.
To znači da dobivamo manje buke na dalekoj liniji koja je važna za sukladnost EMI.
Sada je jedna važna stvar u ovom krugu, izlazni napon mora uvijek biti veći od vršnog napona najviše očekivanog izmjeničnog napona. Stoga moramo odabrati sve komponente pažljivo pazeći da mogu bez problema podnijeti ocjene napona.
Pri punom opterećenju, ovaj preregulatorski krug postiže faktor snage od 0,99, bez obzira na to što je napon ulazne snage, sve dok ostane između 80V i 260 V RMS. To znači da čak i ako se ulazni napon promijeni, krug i dalje učinkovito ispravlja faktor snage.
Ako vam je potrebna viša razina snage, i dalje možete koristiti taj isti krug, ali možda ćete morati unijeti male promjene u fazi snage. Dakle, ne trebate redizajnirati sve ispočetka, samo ugađajte nekoliko stvari za rješavanje zahtjeva za veće snage.
Zahtjevi za dizajn
Za gore prikazani primjer PFC -ovog dizajna kruga, koristit ćemo parametre kako je naznačeno u sljedećoj tablici 1 kao ulazne parametre.
Sveobuhvatni proces dizajna
Vrata snage Mosfet u kontrolnoj fazi kruga primaju PWM impulse (GTDRV) s UC3854. Četiri različita ulaza u čip djeluju zajedno kako bi istodobno regulirali radnu ciklus ovog izlaza.
U ovom dizajnu nude se dodatne kontrole pomoćne vrste. Oni služe kao zaštita od specifičnih prolaznih situacija za prebacivanje mosfeta snage.
Unosi zaštite
Sada govorimo o zaštitnim unosima u ovom IC -u. Oni su važni jer nam pomažu u kontroli kruga u slučaju problema, kašnjenja u napajanju ili situacija s prekomjernim strujama, u redu.
Ena (omogući) pin
Sada, evo, imamo ena pin koji je za omogućavanje. Ovaj pin mora doseći 2,5 V prije nego što se VREF i GTDRV izlazi mogu uključiti. To znači da ovaj pin možemo koristiti za isključivanje pogona vrata ako nešto pođe po zlu ili ga možemo koristiti za odgodu pokretanja kada krug prvi pokrene.
Ali ima ih više. Ovaj pin ima jaz u histerezi od 200 mV, što pomaže u sprječavanju neželjenog prebacivanja ili neželjenih preokreta zbog buke. Dakle, nakon što pređe 2,5 V, ostat će uključen sve dok napon ne padne ispod 2,3 V, što rad čini stabilnijim, u redu.
Također imamo zaštitu od podlaznice unutar IC -a koji izravno radi na VCC -u. IC će se uključiti kada VCC dosegne 16 V i isključit će se ako VCC padne ispod 10 V. To znači da ako napon napajanja padne prenisko, IC će se automatski isključiti kako bi se spriječilo neispravnost.
Ali ako ne koristimo ENA PIN, tada ga moramo spojiti na VCC pomoću otpornika od 100 kilograma. Inače bi mogao plutati i uzrokovati neželjeno ponašanje.
SS (mekani start) PIN
Zatim prelazimo na SS pin koji stoji za mekani start. Kontrolira koliko brzo krug započinje smanjenjem referentnog napona pojačala pogreške tijekom pokretanja.
Obično ako SS pin ostavimo otvorenim, tada referentni napon ostaje na 7.5 V. Ali ako spojimo CSS kondenzator iz SS na zemlju, tada će unutarnji izvor struje unutar IC -a polako puniti ovaj kondenzator.
Struja punjenja iznosi oko 14 miliamsa, tako da kondenzator linearno naplaćuje od 0 V do 7,5 V. Vrijeme koje je potrebno da se to dogodi daje ovom formulom.
Meko vrijeme početka = 0,54 * CSS u sekundi mikrofarada
To znači da ako koristimo veći kondenzator, vrijeme pokretanja postaje duže, čime se krug glatko okreće umjesto da iznenada skoči na puni napon, u redu.
PKLMT (granica vršne struje) PIN
Sada dolazimo do PKLMT -a koji znači vršnu granicu struje. Ovaj je pin vrlo važan jer postavlja maksimalnu struju s kojom je mosfet napajanja dopušteno rukovanje.
Recimo da koristimo razdjelnik otpornika prikazan u dijagramu kruga. Evo što se događa.
Napon na PKLMT pin doseže 0 volti kada napon pada preko trenutnog osjetilnog otpornika:
7,5 volti * 2 k / 10 k = 1,5 volti
Ako koristimo otpornik Sense -a od 0,25 ohm, tada ovaj pad od 1,5 volta odgovara struji:
Struja i = 1,5 / 0,25 ohma = 6 ampera
Dakle, to znači da je maksimalna struja ograničena na 6 ampera, u redu.
Ali još jedna stvar. TI preporučuje da spojimo zaobilazni kondenzator iz PKLMT na zemlju. Zašto. Budući da to pomaže filtriranju visokofrekventne buke, osiguravajući da otkrivanje ograničenja struje točno funkcionira i ne utječe na neželjene šiljke buke.
Kontrolni ulazi
Vsense (izlazni DC naponski smisao)
Ok, sada govorimo o Vsense PIN -u. Ovaj se pin koristi za osjet izlaza DC napona. Napon praga za ovaj ulaz iznosi 7,5 volti, a struja ulazne pristranosti obično je 50 nanoampera.
Ako provjerimo vrijednosti u dijagramu kruga, vidimo da se temelje na izlaznom naponu od 400 volti DC. U ovom krugu, pojačalo napona djeluje s konstantnim niskofrekventnim dobitkom kako bi izlazne fluktuacije bile minimalne.
Pronalazimo i kondenzator povratnih informacija od 47 Nanofarada koji stvara 15 hertz pol u naponskoj petlji. Zašto nam ovo treba? Budući da sprječava da 120 Hertz Ripple utječe na ulaznu struju, čineći operaciju stabilnijom, u redu.
IAC (linijski valni oblik)
Sada se premjestimo na IAC pin. Što radi? Pomaže osigurati da valni oblik struje linije slijedi isti oblik kao i napon linije.
Pa kako to funkcionira? Mali uzorak valnog oblika napona napajanja unosi se u ovaj pin. Unutar IC -a, ovaj se signal množi s izlazom naponskog pojačala u unutarnjem multiplikatu. Rezultat je referentni signal koji koristi trenutna upravljačka petlja, u redu.
Ali ovdje je nešto važno. Ovaj ulaz nije naponski ulaz, već trenutni ulaz i zato ga nazivamo IAC.
Sad kako postaviti ovu struju? Koristimo razdjelnik otpornika s 220 kilo-OHMS i 910 kilo-OHMS. Napon na IAC pin interno je fiksiran na 6 volti. Dakle, ovi se otpornici odabiru na takav način da struja koja ulazi u IAC počinje od nule na svakom nultom križanju i dosežu oko 400 mikroampera na vrhuncu valnog oblika.
Sljedeće formule koristimo za izračunavanje ovih vrijednosti otpornika:
RAC = VPK / IACPK
što nam daje
Rac = (260 volti AC * √2) / 400 mikroampera = 910 kilo-ohms
gdje je VPK napon vršne linije.
Sada izračunavamo RREF koristeći:
Rref = rac / 4
Dakle, rref = 220 kilo-ohms
